FR2989549A1

FR2989549A1 - IMAGE SENSOR RECEIVING INFRARED RADIATION AND METHOD OF MANUFACTURING SAME

Info

Publication number: FR2989549A1
Application number: FR1353225A
Authority: FR
Inventors: Ingo Hermann; Christoph Schelling
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2013-10-18
Anticipated expiration: 2033-04-10
Also published as: FR2989549B1; ITMI20130528A1; DE102012205900A1

Abstract

Capteur d'image (100) recevant du rayonnement infrarouge (102) ayant une matrice de pixels (106) formée de pixels de capteur (112) sensibles au rayonnement infrarouge et situés dans la région du côté arrière (114) d'un substrat (104) transparent au rayonnement infrarouge (102). Un pixel de référence (108) dans la zone du côté arrière (114) est à une distance latérale (2x) de la matrice de pixels (106) et recevant une valeur de référence pour compenser les valeurs des pixels de capteur (112). Un écran (110) opaque au rayonnement infrarouge (102), est relié au côté avant (118) du substrat (104) et couvrant le pixel de référence (108).An image sensor (100) receiving infrared radiation (102) having a pixel array (106) formed of infrared sensitive sensor pixels (112) located in the backside region (114) of a substrate ( 104) transparent to infrared radiation (102). A reference pixel (108) in the backside area (114) is at a lateral distance (2x) from the pixel array (106) and receives a reference value to compensate for the values of the sensor pixels (112). A screen (110) opaque to infrared radiation (102) is connected to the front side (118) of the substrate (104) and covering the reference pixel (108).

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un capteur d'image recevant du rayonnement infrarouge ainsi qu'à son procédé de gestion. Etat de la technique Un capteur d'image infrarouge transforme le rayonne- ment infrarouge en un signal électrique. Le capteur d'image infrarouge comporte habituellement une matrice de capteurs infrarouges avec de nombreux pixels de capteurs d'infrarouges répartis régulièrement et intégrés dans une puce de capteur. Le signal électrique contient une in- formation relative au rayonnement infrarouge incident combinée à un niveau de signal résultant de la température de la puce de capteur elle-même. Pour obtenir une image riche en contraste, il faut compenser le niveau du signal. Le document DE 10 2006 028 435 A 1 décrit un capteur pour la détection à résolution locale avec au moins un élément de cap- teur micro-structuré dont la caractéristique varie en fonction de la température et qui a au moins une membrane au-dessus de la cavité logeant l'élément de capteur sous la membrane ; cet élément de capteur est branché par des lignes d'alimentation passant dans, sur ou sous la membrane. En particulier, plusieurs éléments de capteur peuvent être réalisés sous la forme d'une couche monocristalline. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un capteur d'image re- cevant du rayonnement infrarouge caractérisé par une matrice de pixels formée de pixels de capteur sensibles au rayonnement infrarouge et si- tués dans la région du côté arrière d'un substrat transparent au rayonnement infrarouge, au moins un pixel de référence dans la zone du côté arrière à une distance latérale de la matrice de pixels et recevant une valeur de référence pour compenser les valeurs des pixels de capteur et un écran opaque au rayonnement infrarouge relié au côté avant du substrat à l'opposé de son côté arrière et couvrant au moins le pixel de référence. L'invention a également pour objet un procédé de réalisa- tion d'un capteur d'image pour recevoir le rayonnement infrarouge, consistant à appliquer un écran opaque au rayonnement infrarouge sur le côté avant de substrat de capteur d'image, protégeant au moins un pixel de référence contre le rayonnement infrarouge. Enfin, l'invention a pour objet un procédé de gestion d'un capteur d'image consistant à mesurer une valeur de référence du pixel de référence et compenser un certain signal d'image d'un pixel de cap- teur en utilisant la valeur de référence. Selon un développement de l'invention, un pixel de réfé- rence comme pixel image d'une matrice de capteur infrarouge peut être couverte aussi complètement que possible contre le rayonnement infra- rouge arrivant sur le capteur d'image infrarouge. Le pixel de référence enregistre la température de la matière du capteur d'image infrarouge pour permettre d'éliminer par le calcul, l'influence de la température sur le signal du pixel image. Le rayonnement infrarouge est coupé par un écran inté- gré dans le capteur d'image infrarouge. L'écran comporte une ouverture transparente par laquelle le rayonnement infrarouge arrive dans la région du pixel image. L'écran permet de couvrir une zone du pixel de référence. L'arrête de l'ouverture de l'écran ou d'une zone de la surface du substrat non couverte par l'écran peut être prévu sur le capteur d'image infrarouges en tenant compte de l'angle d'incidence prévisible du rayonnement infrarouge. Un écran intégré dans le capteur d'image infrarouges permet d'intégrer d'autant plus facilement le capteur d'image infrarouge par exemple dans une caméra infrarouge que l'écran ne nécessite pas d'ajustages compliqués, qui seraient nécessaires dans le cas d'un écran libre. L'intégration permet de diminuer la distance entre l'écran et les pixels si bien que le pixel de référence pourra être plus proche des pixels d'image et être ainsi couplé thermiquement, directement et de meilleure façon aux pixels d'image. Le couplage direct du pixel de réfé- rence permet de donner au capteur d'image infrarouge un rapport de contrastes élevés sans nécessiter de refroidissement compliqué. L'écran solidaire du capteur est insensible aux secousses, ce qui donne un capteur d'image infrarouge plus robuste. L'invention crée un capteur d'image recevant le rayonne- ment infrarouge et ayant les caractéristiques développées ci-dessus. Field of the Invention The present invention relates to an image sensor receiving infrared radiation as well as to its method of management. State of the art An infrared image sensor transforms infrared radiation into an electrical signal. The infrared image sensor usually comprises a matrix of infrared sensors with many infrared sensor pixels evenly distributed and integrated in a sensor chip. The electrical signal contains incident infrared radiation information combined with a signal level resulting from the temperature of the sensor chip itself. To obtain a picture rich in contrast, it is necessary to compensate the signal level. DE 10 2006 028 435 A1 discloses a sensor for local resolution detection with at least one micro-structured sensor element whose characteristic varies with temperature and which has at least one membrane above the cavity housing the sensor element under the membrane; this sensor element is connected by supply lines passing in, on or under the membrane. In particular, several sensor elements can be made in the form of a monocrystalline layer. DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION The present invention relates to an image sensor receiving infrared radiation characterized by a pixel array of sensor pixels sensitive to infrared radiation and located in the region of the rear side of the camera. a substrate that is transparent to infrared radiation, at least one reference pixel in the area of the back side at a lateral distance from the pixel array and receiving a reference value to compensate for the values of the sensor pixels and a screen that is opaque to infrared radiation connected to the front side of the substrate opposite its rear side and covering at least the reference pixel. The invention also relates to a method of producing an image sensor for receiving infrared radiation, comprising applying an opaque screen to infrared radiation on the front side of an image sensor substrate, protecting at least a reference pixel against infrared radiation. Finally, the object of the invention is a method of managing an image sensor comprising measuring a reference value of the reference pixel and compensating for a certain image signal of a sensor pixel by using the value reference. According to a development of the invention, a reference pixel as the image pixel of an infrared sensor array can be covered as completely as possible against infrared radiation arriving at the infrared image sensor. The reference pixel records the temperature of the infrared image sensor material to enable the calculation of the influence of the temperature on the image pixel signal. The infrared radiation is cut off by an integrated screen in the infrared image sensor. The screen has a transparent opening through which infrared radiation arrives in the region of the image pixel. The screen makes it possible to cover an area of the reference pixel. The stop of the opening of the screen or an area of the surface of the substrate not covered by the screen can be provided on the infrared image sensor taking into account the predictable angle of incidence of the radiation infrared. A screen integrated in the infrared image sensor makes it easier to integrate the infrared image sensor for example in an infrared camera that the screen does not require complicated adjustments, which would be necessary in the case of the infrared image sensor. a free screen. The integration makes it possible to reduce the distance between the screen and the pixels so that the reference pixel can be closer to the image pixels and thus be thermally coupled, directly and in a better way to the image pixels. The direct coupling of the reference pixel makes it possible to give the infrared image sensor a high contrast ratio without the need for complicated cooling. The screen secured to the sensor is insensitive to shaking, resulting in a more robust infrared image sensor. The invention creates an image sensor receiving infrared radiation and having the characteristics developed above.

Selon un développement préférentiel de l'invention, l'écran à une ouverture transparente au rayonnement infrarouge, en regard de la matrice de pixels. L'invention a également pour objet un procédé de réalisa- tion d'un capteur d'image recevant le rayonnement infrarouge comme défini ci-dessus. L'écran est installé sur un côté ou sur la surface princi- pale du substrat en regard du côté du substrat portant la matrice de pixels. L'application de l'écran de façon opposée permet de réaliser le branchement électrique des pixels sans perturber le rayonnement infra- rouge ou sans utiliser de lignes compliquées pour brancher les pixels à travers l'écran. L'invention a également pour objet un procédé de gestion d'un capteur d'image comme celui décrit ci-dessus. According to a preferred development of the invention, the screen has an opening transparent to infrared radiation, opposite the matrix of pixels. The invention also relates to a method for producing an image sensor receiving infrared radiation as defined above. The screen is installed on one side or on the main surface of the substrate facing the side of the substrate carrying the pixel array. Applying the screen in the opposite way makes it possible to make the electrical connection of the pixels without disturbing the infra-red radiation or without using complicated lines to connect the pixels through the screen. The invention also relates to a method of managing an image sensor as described above.

Un capteur d'image est un composant sensible au rayon- nement et qui fournit un signal d'image à partir du rayonnement incident vis-à-vis du composant et contenant une information d'image résolue dans un système de coordonnées. Le rayonnement infrarouge est un rayonnement électromagnétique dans un spectre de longueurs d'onde entre la lumière visible à courte longueur d'onde et le rayonne- ment à grandes longueurs d'onde Tera-Hertz. Le rayonnement infrarouge est un rayonnement chaud. Une matrice de pixels comporte un groupe de pixels de capteur installées régulièrement. La matrice de pixels peut avoir par exemple avec un contour rectangulaire. Les pixels du capteur sont par exemple répartis en lignes horizontales et colonnes verticales. Un capteur de pixels peut-être un récepteur de rayonnement et fournir les différentes valeurs d'intensité du rayonnement dans la région des pixels de capteur. Le substrat est une matière de support pour un capteur d'image. Le substrat se présente sous la forme d'un disque mince. Les pixels de capteur peuvent être réalisés par exemple en tech- nique des semi-conducteurs dans la zone de surface du substrat. Un pixel de référence est un pixel de capteur qui fournit une valeur correspondant à la température du substrat. Le capteur d'image comporte un ou plusieurs pixels de référence. Les pixels de référence peuvent être concentrés en un lieu ou être répartis dans la matrice de pixels. La dis- tance latérale est celle prise dans la direction du plan d'extension principale du capteur d'image. La distance latérale peut-être en périphérie de la matrice de pixels. En variante, la distance latérale est celle autour d'un pixel de référence. L'écran peut être un masque. Une ouverture d'écran peut-être un trou dans le masque formé par l'écran. L'ouverture de l'écran peut comporter une matière transparente au rayonnement infrarouge mais cette ouverture peut également être libre de toutes matières. L'écran est appliqué à la surface du capteur d'image par des étapes du procédé de la technique des semi-conducteurs. An image sensor is a radiation sensitive component and provides an image signal from the incident radiation to the component and containing resolved image information in a coordinate system. Infrared radiation is electromagnetic radiation in a wavelength spectrum between short-wave visible light and Tera-Hertz long-wavelength radiation. Infrared radiation is a hot radiation. A pixel array has a group of sensor pixels installed regularly. For example, the pixel matrix may have a rectangular outline. The pixels of the sensor are for example divided into horizontal lines and vertical columns. A pixel sensor may be a radiation receiver and provide the different intensity values of the radiation in the region of the sensor pixels. The substrate is a support material for an image sensor. The substrate is in the form of a thin disc. The sensor pixels can be made for example in semiconductor technology in the surface area of the substrate. A reference pixel is a sensor pixel that provides a value corresponding to the temperature of the substrate. The image sensor has one or more reference pixels. The reference pixels can be concentrated in one place or distributed in the pixel matrix. The lateral distance is that taken in the direction of the main extension plane of the image sensor. The lateral distance may be at the periphery of the pixel array. Alternatively, the lateral distance is that around a reference pixel. The screen can be a mask. A screen opening may be a hole in the mask formed by the screen. The opening of the screen may comprise a material that is transparent to infrared radiation, but this opening may also be free of any material. The screen is applied to the surface of the image sensor by steps of the method of the semiconductor technique.

L'écran peut être en une matière réfléchissant et/ou ab- sorbant le rayonnement infrarouge. Par exemple l'écran est en un métal pour être réfléchissant. L'écran peut être en dioxyde de Silicium pour absorber le rayonnement infrarouge. La surface limite (dioptre) de l'écran entre la zone opaque et l'ouverture transparante de l'écran correspondent à une distance la- térale entre une arrête de l'écran et une arrête de la matrice de pixels. La distance entre les arrêtes peut être la distance projetée latéralement et suivant laquelle l'ouverture de l'écran dépasse la matrice de pixels. En variante, la distance entre les arrêtes est la distance projetée latéra- lement et suivant laquelle l'écran dépasse du ou des pixels de référence. La distance des arrêtes permet au rayonnement infrarouge de tomber sur les pixels images dans la plage de l'angle d'acceptance. La plage de l'angle d'acceptance est l'angle par rapport par rapport à la verticale au plan d'extension principale du capteur d'image. La plage de l'angle d'acceptance peut se déterminer par la réfraction du rayonnement in- frarouge à la surface limite entre l'environnement et le capteur d'image. La réfraction est définie par l'indice de réfraction des matières concernées traversée par le rayonnement infrarouge. La distance entre la matrice de pixels et le pixel de réfé- rence peut être double de la distance des arrêtes. Dans le cas d'une dis- tance des arrêtes au moins double, le rayonnement infrarouge ne pourra pas tomber sur le pixel de référence par réfraction. Le pixel de référence peut être couplé thermiquement au substrat. Par exemple le pixel de référence peut comporter des ponts thermiques entre le substrat et la zone sensible du pixel de référence peut comporter des ponts thermiques avec le substrat. Le couplage thermique permet de mieux subir les influences thermiques sur la matrice de pixels et qui perturbent le pixel de référence ; le signal de la matrice de pixels peut se compenser avec le signal du pixel de référence pour arriver à une meilleure qualité de signal. Le capteur d'image comporte un ensemble de pixels de référence qui ont au moins la distance latérale par rapport à la matrice de pixel et sont couverts par l'écran. Les pixels de référence peuvent être répartis autour de la matrice de pixels pour enregistrer les in- fluences parasites sur un grand nombre de points. Cela permet de mieux compenser l'image du capteur d'image et d'avoir un contraste élevé plus régulier. Pour une première plage de fréquences du rayonnement infrarouge, le substrat est transparant et il est opaque pour une se- conde plage de fréquences du rayonnement infrarouge. Le substrat peut par exemple absorber ou réfléchir le rayonnement dans la bande des fréquences. Grâce à la nature imperméable vis-à-vis de certaines longueurs d'ondes on pourra obtenir des informations détaillées concernant les autres plages de longueur d'ondes. The screen may be of reflective material and / or absorbing infrared radiation. For example the screen is made of a metal to be reflective. The screen can be made of silicon dioxide to absorb infrared radiation. The boundary surface (diopter) of the screen between the opaque area and the transparent aperture of the screen corresponds to a lateral distance between a screen edge and a pixel matrix edge. The distance between the edges can be the distance projected laterally and according to which the opening of the screen exceeds the matrix of pixels. As a variant, the distance between the edges is the distance projected laterally and according to which the screen exceeds the reference pixel or pixels. The distance of the edges allows the infrared radiation to fall on the image pixels in the range of the acceptance angle. The range of the acceptance angle is the angle to the vertical to the main extension plane of the image sensor. The range of the acceptance angle can be determined by the refraction of the infrared radiation at the boundary surface between the environment and the image sensor. Refraction is defined by the refractive index of the relevant materials traversed by infrared radiation. The distance between the pixel matrix and the reference pixel may be twice the distance of the edges. In the case of a distance of at least two edges, the infrared radiation can not fall on the reference pixel by refraction. The reference pixel may be thermally coupled to the substrate. For example, the reference pixel may comprise thermal bridges between the substrate and the sensitive zone of the reference pixel may comprise thermal bridges with the substrate. The thermal coupling makes it possible to better withstand the thermal influences on the pixel matrix and which disturb the reference pixel; the signal of the pixel matrix can be compensated with the signal of the reference pixel to arrive at a better signal quality. The image sensor has a set of reference pixels that have at least the lateral distance to the pixel matrix and are covered by the screen. The reference pixels can be distributed around the pixel array to record spurious influences on a large number of points. This makes it possible to better compensate the image of the image sensor and to have a higher regular contrast. For a first frequency range of infrared radiation, the substrate is transparent and is opaque for a second frequency range of infrared radiation. The substrate may for example absorb or reflect the radiation in the frequency band. Due to the impermeable nature of certain wavelengths, it will be possible to obtain detailed information concerning the other wavelength ranges.

Dessins La présente invention sera décrite, ci-après, de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de capteur d'image et de son procédé de fabrication représenté schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels les mêmes éléments ou des éléments analogues ou de même fonction portent les mêmes références dans les différentes fi- gures. Ainsi : - la figure 1 est un schéma par blocs d'un capteur d'image recevant un rayonnement infrarouge correspondant à un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 2 montre un ordinogramme d'un procédé de réalisation d'un capteur d'image recevant le rayonnement infrarouge selon un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 3 est un schéma d'un procédé de réalisation d'un capteur d'image recevant le rayonnement infrarouge selon un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une vue en coupe d'un capteur d'image recevant un rayonnement infrarouge selon un exemple de réalisation de l'invention, et - la figure 5 est une vue de dessus d'un capteur d'image recevant le rayonnement infrarouge selon un exemple de réalisation de l'invention. Description de mode de réalisation La figure 1 est un schéma de principe de la structure d'un capteur d'image 100 recevant le rayonnement infrarouge 102 selon un exemple de réalisation de l'invention. Le capteur d'image a un subs- trat 104, une matrice de pixels 106, au moins un pixel de référence 108 et écran 110. Le substrat 104 est transparent au rayonnement infrarouge 102. La matrice de pixels 106 est formée de pixels de capteur 112 sensible au rayonnement infrarouge, ces pixels étant situés au niveau du côté arrière 114 du substrat 104. Le pixel de référence 108 est éga- lement prévu dans la région du côté arrière (ou dos) 114 à une distance latérale de la matrice de pixels 106. L'écran 110 est opaque au rayonnement infrarouge 102. L'écran 110 a une ouverture 116 transparente au rayonnement infrarouge 102. L'écran 110 est fixé au côté avant 118 à l'opposé du côté arrière ou dos 114 du substrat 104. L'ouverture 116 de l'écran est située à l'opposé et au moins de façon à couvrir complètement la zone de la matrice de pixels 106. L'écran 110 couvre au moins le pixel de référence 108. L'ouverture d'écran 116 a les bords écartés de la matrice de pixels 106 pour que le rayonnement infrarouge 102 puisse arriver selon une certaine plage d'angles d'acceptance sur les pixels du bord de la matrice de pixels 106 sans cacher ces pixels situés au niveau du bord. La figure 2 montre l'ordinogramme d'un procédé 200 de gestion d'un capteur d'image recevant le rayonnement infrarouge selon l'exemple de réalisation de l'invention. Le capteur d'image peut être réa- lisé comme celui de la figure 1. Le procédé 200 a une étape 202 pour déterminer, une étape 204 pour mesurer et une étape 206 pour compenser. Dans l'étape 202 consistant à déterminer, la matrice de pixels du capteur d'image génère un signal d'image 208 qui est l'image du rayonnement infrarouge, incident, arrivant sur le capteur d'image. Le signal d'image 208 comporte différentes valeurs qui représentent chacune une intensité du rayonnement infrarouge arrivant sur un pixel. Ces valeurs sont combinées à une valeur de décalage correspondant au rayonnement thermique du capteur d'image. Dans l'étape de mesure 204, à l'aide du pixel de référence, on mesure la valeur de référence 210 qui représente la température (décalage) du capteur d'image. Le pixel de référence est couvert contre le rayonnement infrarouge par l'écran du capteur d'image. La température du capteur d'image correspond à celle du rayonnement thermique du capteur d'image détectée par la matrice de pixels. Dans l'étape 206, on compense le signal d'image 208 avec la valeur de référence 210 pour obtenir un signal d'images compensé 212. Les composantes du signal d'image 208 résultant du rayonnement thermique du capteur d'image sont filtrées ce qui donne une image 212 riche en contraste et à faible bruit. Le décalage du signal d'image qui provient uniquement de la température du capteur d'image mais non du rayonnement infrarouge incident arrivant sur les pixels du capteur peut se compenser de cette manière. La figure 3 montre le diagramme d'un procédé 300 de réalisation d'un capteur d'image pour recevoir le rayonnement infra- rouge selon un exemple de réalisation de l'invention. Le procédé 300 comptant une étape 302 consistant à installer un écran opaque au rayonnement infrarouge sur le substrat du capteur d'image pour un capteur d'image comme celui de la figure 1. Dans la région de la matrice de pixels sensibles au rayonnement infrarouge, l'écran a une ouverture transparente au rayonnement infrarouge. L'écran couvre au moins un pixel de référence contre le rayonnement infrarouge. Cette application consiste à fixer l'écran sur le substrat et ne plus le déplacer par rapport à celui-ci. La figure 4 montre la section d'un capteur d'image 100 recevant du rayonnement infrarouge selon un exemple de réalisation de l'invention. Le capteur d'image 100 correspond à celui de la figure 1. Le capteur d'image 100 est fixé sur un circuit ASIC 400. Le capteur d'image 100 (ou la puce infrarouge IR) est relié au circuit ASIC 400 par plusieurs points de liaisons 402. L'écran 110 est écarté de la matrice de pixels 106 d'une distance d'arrête x (distance latérale) de sorte que l'ouverture 116 de l'écran est deux fois plus grande que la distance latérale des arrêtes, par rapport à la matrice de pixels 106. Le pixel de référence 108 est décalé latéralement par rapport à la matrice de pixels de la distance latérale 2x (distance pixels d'image/pixels de référence) en étant protégé par l'écran 110 contre la lumière infrarouge incidente. L'écran 110 est une couche absorbante ou réfléchissante. La lumière infrarouge peut traverser l'ouverture 116 de l'écran ou la fenêtre de l'écran suivant un angle d'acceptance aair 404. Si la lumière infrarouge arrive suivant un angle d'incidence inférieur ou égal à l'angle d'acceptance aair 404, la lumière infrarouge est réfractée par le dioptre entre le substrat 104 et l'air ambiant pour arriver suivant un angle d'acceptance plus réduit asubstrat 406 sur un pixel de la matrice de pixels 106. Dans cet exemple de réalisation, le substrat 104 est en Silicium et c'est pourquoi son angle d'acceptance est aSilicium 406. Les différents pixels 108, 112 sont intégrés dans le substrat 104. Sur leurs côtés non tournés vers l'ouverture de diaphragme 116 sur le circuit ASIC, les pixels 108, 112 sont écartés par une cavité qui les protège contre le rayonnement thermique du circuit ASIC 400. La figure 4 est une vue en coupe schématique d'un réseau de capteur IR 100 (réseau de capteur infrarouge) équipé d'une installation d'écran 110 pour couvrir le pixel de référence 108. La figure 5 est une vue de dessus d'un capteur d'image 100 récepteur de rayonnement infrarouge selon un exemple de réalisation de l'invention. La vue de dessus montre le capteur d'image 100 de la figure 4 et en dessous de celui-ci, un circuit ASIC 400. Une colonne entière de pixels de référence 108 est située à la distance (latérale) 2x (distance entre les pixels d'image et les pixels de référence) par rapport à la matrice de pixels d'image 106. L'ouverture 116 de l'écran est une fenêtre autour de la matrice de pixels à une distance d'arrêtes x. La fi- gure 5 est une vue du dessus schématique d'un réseau de capteur in- frarouge IR 100 avec une installation d'écran 110 pour couvrir les pixels de référence 108. En d'autres termes, les figures 1, 4 et 5 montrent un ré- seau de capteur IR 100 avec un dispositif d'écran pour le réseau de cap- teur IR 100. Dans les réseaux de capteurs IR 100 intégrés, à résolution locale, très poussée, pour la détection de la température, on utilise des diodes pn 108, 112 dont la variation de tension correspond environ 2 Mv/K en fonction de la température. Pour augmenter la sensibilité on utilise des diodes de ré- férence 108. En formant la différence des signaux de capteurs et des signaux de référence, on peut également détecter de faibles variations (variations de température) pour des signaux de décalage relativement grand et éliminer les influences parasites occasionnées par l'électronique (par exemple la dérive liée à la variation de température du circuit électronique). Les pixels image 112 sont isolés à la fois électriquement par rapport aux pixels image voisins 112 et au substrat 104 et aussi isolés électriquement pour arriver à une sur-température relative. Le découplage thermique est réalisé par les cavités sous les pixels 112 avec des bras de suspension longs pour le découplage latéral et pour l'encapsulage. Les pixels de référence 108 sont également isolés électri- quement tout en étant bien couplés thermiquement au substrat 104. Le couplage thermique est réalisé par des courts-circuits thermiques, par exemple à l'aide de courts chemins métalliques thermo-conducteurs. L'incidence de la lumière est assurée par la surface en regard des pixels 112. La figure montre l'intégration d'un dispositif d'écran 110 sur la surface supérieure du substrat à l'opposé de la matrice de pixels IR 106 et de leur positionnement par rapport aux pixels images 106 et aux pixels de référence 108. L'intégration permet de réa- liser des caméras IR (caméra infrarouge) thermiquement et/ou spatialement plus sensibles ou à plus forte résolution. Selon l'invention, le composant 100 comporte une ma- trice de pixels 106 avec une lumière à incidence à travers le substrat 104 à partir du dos du composant 100. Au moins un pixel de référence 108 constitue une référence pour les signaux des pixels image 106. Le côté du substrat à l'opposé de celui des pixels 106 comporte un dispositif d'écran 110 avec une ouverture 116 au moins transparente au rayonnement IR dans la région de pixels image 106 et qui est opaque dans la région des pixels de référence 108. L'installation d'écran 110 coupe le rayonnement infrarouge IR dans la région des pixels de diodes de référence 108 par absorption ou par réflexion. Les couches du dispositif d'écran 110 sont constituées au moins par exemple de couches absorbant le rayonnement IR telles que des couches de silice SiO2 ou des couches réfléchissant le rayonnement infrarouge comme par exemple des métaux. L'ouverture 116 dans le dispositif d'écran 110 est en périphéries, plus grande de la distance x que la matrice de pixels images 106. La distance latérale entre la matrice de pixels d'image et pixels de référence est avantageusement d'au moins 2x. Drawings The present invention will be described hereinafter in more detail with the aid of an exemplary image sensor and its method of manufacture shown schematically in the accompanying drawings in which the same or like elements or the same function have the same references in the different figures. Thus: FIG. 1 is a block diagram of an image sensor receiving an infrared radiation corresponding to an exemplary embodiment of the invention; FIG. 2 shows a flowchart of a method for producing a sensor. image receiving infrared radiation according to an exemplary embodiment of the invention, - Figure 3 is a diagram of a method for producing an image sensor receiving infrared radiation according to an embodiment of the invention FIG. 4 is a sectional view of an image sensor receiving infrared radiation according to an exemplary embodiment of the invention, and FIG. 5 is a top view of an image sensor receiving the infrared radiation according to an exemplary embodiment of the invention. Embodiment Description Fig. 1 is a block diagram of the structure of an image sensor 100 receiving infrared radiation 102 according to an exemplary embodiment of the invention. The image sensor has a substrate 104, a pixel array 106, at least one reference pixel 108, and screen 110. The substrate 104 is transparent to the infrared radiation 102. The pixel array 106 is formed of sensor pixels The reference pixel 108 is also provided in the region of the rear (or back) side 114 at a lateral distance from the pixel matrix. 106. The screen 110 is opaque to the infrared radiation 102. The screen 110 has an opening 116 transparent to the infrared radiation 102. The screen 110 is attached to the front 118 opposite to the rear or back side 114 of the substrate 104 The aperture 116 of the screen is located opposite and at least so as to completely cover the area of the pixel array 106. The screen 110 covers at least the reference pixel 108. The aperture screen 116 has the edges apart from the matrix e of pixels 106 so that the infrared radiation 102 can arrive at a certain range of acceptance angles on the pixels of the edge of the pixel array 106 without hiding these pixels located at the edge. FIG. 2 shows the flow chart of a method 200 for managing an image sensor receiving infrared radiation according to the embodiment of the invention. The image sensor may be implemented as in Fig. 1. The method 200 has a step 202 for determining, a step 204 for measuring, and a step 206 for compensating. In step 202 of determining, the pixel array of the image sensor generates an image signal 208 which is the image of incident infrared radiation arriving at the image sensor. The image signal 208 has different values each representing an intensity of the infrared radiation arriving at a pixel. These values are combined with an offset value corresponding to the thermal radiation of the image sensor. In the measuring step 204, using the reference pixel, the reference value 210, which represents the temperature (offset) of the image sensor, is measured. The reference pixel is covered against infrared radiation by the image sensor screen. The temperature of the image sensor corresponds to that of the thermal radiation of the image sensor detected by the pixel matrix. In step 206, the image signal 208 is compensated with the reference value 210 to obtain a compensated image signal 212. The components of the image signal 208 resulting from the thermal radiation of the image sensor are filtered in accordance with FIG. which gives a picture 212 rich in contrast and low noise. The shift of the image signal which results solely from the temperature of the image sensor but not the incident infrared radiation arriving at the pixels of the sensor can be compensated in this way. FIG. 3 shows the diagram of a method 300 for producing an image sensor for receiving infrared radiation according to an exemplary embodiment of the invention. The method 300 includes a step 302 of installing a screen opaque to infrared radiation on the image sensor substrate for an image sensor such as that of FIG. 1. In the region of the array of pixels sensitive to infrared radiation, the screen has an opening transparent to infrared radiation. The screen covers at least one reference pixel against infrared radiation. This application consists of fixing the screen on the substrate and no longer move it relative to it. FIG. 4 shows the section of an image sensor 100 receiving infrared radiation according to an exemplary embodiment of the invention. The image sensor 100 corresponds to that of FIG. 1. The image sensor 100 is fixed on an ASIC circuit 400. The image sensor 100 (or the IR infrared chip) is connected to the ASIC circuit 400 by several points. The screen 110 is separated from the pixel array 106 by a stopping distance x (lateral distance) so that the opening 116 of the screen is twice as large as the lateral distance of the edges. relative to the pixel array 106. The reference pixel 108 is shifted laterally with respect to the pixel array of the lateral distance 2x (image pixel / reference pixel distance) while being protected by the screen 110 against incident infrared light. The screen 110 is an absorbent or reflective layer. The infrared light can pass through the opening 116 of the screen or the window of the screen at an acceptance angle aair 404. If the infrared light arrives at an angle of incidence less than or equal to the acceptance angle aair 404, the infrared light is refracted by the diopter between the substrate 104 and the ambient air to arrive at a smaller acceptance angle asubstrate 406 on a pixel of the pixel matrix 106. In this embodiment, the substrate 104 is silicon and therefore its acceptance angle is aSilicon 406. The different pixels 108, 112 are integrated in the substrate 104. On their sides not facing the diaphragm opening 116 on the ASIC circuit, the pixels 108, 112 are spaced apart by a cavity which protects them against the thermal radiation of the ASIC circuit 400. FIG. 4 is a schematic sectional view of an IR sensor array 100 (infrared sensor array) equipped with an installation of Schools 110 to cover the reference pixel 108. FIG. 5 is a top view of an infrared radiation image sensor 100 according to an exemplary embodiment of the invention. The top view shows the image sensor 100 of Fig. 4 and below it an ASIC circuit 400. An entire column of reference pixels 108 is located at (lateral) distance 2x (distance between pixels image and the reference pixels) relative to the image pixel array 106. The aperture 116 of the screen is a window around the pixel array at a stop distance x. Figure 5 is a diagrammatic top view of an infrared sensor array IR 100 with a display apparatus 110 for covering the reference pixels 108. In other words, Figures 1, 4 and 5 show an IR 100 sensor network with a display device for the IR 100 sensor network. In integrated IR 100 sensor networks, with very high local resolution, for temperature detection, we use pn diodes 108, 112 whose voltage variation corresponds to approximately 2 Mv / K as a function of the temperature. To increase the sensitivity, reference diodes 108 are used. By forming the difference between the sensor signals and the reference signals, small variations (temperature variations) can also be detected for relatively large offset signals and eliminate parasitic influences caused by the electronics (for example the drift related to the temperature variation of the electronic circuit). The image pixels 112 are electrically insulated from neighboring image pixels 112 and substrate 104 and also electrically isolated to achieve a relative over-temperature. The thermal decoupling is performed by the cavities under the pixels 112 with long suspension arms for lateral decoupling and for encapsulation. The reference pixels 108 are also electrically isolated while being thermally coupled to the substrate 104. The thermal coupling is performed by thermal short-circuits, for example by means of short metal thermo-conductive paths. The incidence of light is ensured by the surface facing the pixels 112. The figure shows the integration of a screen device 110 on the upper surface of the substrate opposite to the matrix of IR pixels 106 and their positioning relative to the image pixels 106 and the reference pixels 108. The integration makes it possible to produce IR (infrared camera) thermally and / or spatially more sensitive or at higher resolution cameras. According to the invention, the component 100 comprises a pixel matrix 106 with incident light through the substrate 104 from the back of the component 100. At least one reference pixel 108 constitutes a reference for the image pixel signals. 106. The side of the substrate opposite that of the pixels 106 comprises a screen device 110 with an opening 116 at least transparent to the IR radiation in the image pixel region 106 and which is opaque in the region of the reference pixels 108. The screen installation 110 cuts the infrared IR radiation in the region of the reference diode pixels 108 by absorption or reflection. The layers of the screen device 110 consist at least for example of IR-radiation-absorbing layers such as SiO 2 silica layers or infrared-reflecting layers such as metals. The aperture 116 in the screen device 110 is peripherally larger by the distance x than the image pixel matrix 106. The lateral distance between the image pixel array and the reference pixel array is preferably at least 2x.

La solution selon l'invention offre les avantages suivants. Il n'y a pas d'élévation de température du ou des pixels de référence 108 qui serait provoquée par le rayonnement IR incident. Le pixel de référence 108 est uniquement chauffé par conduction thermique par le substrat 104. Il en résulte un plus fort contraste thermique. La solution selon l'invention permet une intégration plus économique de l'installation d'écran 110 par rapport à une solution non-intégrée qui nécessiterait un ajustage mécanique des écrans dans le chemin des rayons vers la structure optique. Le dispositif d'écran 110 présenté ici ne risque pas de glisser sous l'effet des secousses. The solution according to the invention offers the following advantages. There is no temperature rise of the reference pixel (s) 108 which would be caused by the incident IR radiation. The reference pixel 108 is only heated by thermal conduction by the substrate 104. This results in a higher thermal contrast. The solution according to the invention allows a more economical integration of the screen installation 110 with respect to a non-integrated solution that would require a mechanical adjustment of the screens in the ray path to the optical structure. The screen device 110 presented here is not likely to slide under the effect of shaking.

Pour augmenter le contraste thermique de la caméra in- frarouge (infrarouge éloigné), on peut utiliser des pixels de référence 108 court-circuités en conduction thermique avec le substrat 104 par des ponts thermiques. Cela permet de référencer des signaux des pixels image 112 isolés thermiquement par rapport au signal des diodes de référence 108 pour que la température de la puce 100 de la caméra n'intervienne pas dans l'environnement qui définit l'image et puisse être éliminée dans le calcul. Enfin, cela se traduit par une plus forte résolution thermique. De façon particulièrement avantageuse, le rayonnement infrarouge à mesurer n'atteint pas les diodes de référence 108 ou seu- lement de façon réduite et il est seulement absorbé faiblement. La coupure du rayonnement peut se faire en installant une couche d'absorption ou de réflexion au dos dans la zone des pixels de référence 108 ou à l'extérieur de la zone 106 des pixels d'image de la puce IR 100. To increase the thermal contrast of the infrared (far infrared) camera, reference pixels 108 short-circuited in thermal conduction with the substrate 104 by thermal bridges can be used. This makes it possible to reference signals of the thermally insulated image pixels 112 with respect to the signal of the reference diodes 108 so that the temperature of the chip 100 of the camera does not intervene in the environment which defines the image and can be eliminated in the calculation. Finally, this results in a higher thermal resolution. Particularly advantageously, the infrared radiation to be measured does not reach the reference diodes 108 or only in a reduced manner and is only weakly absorbed. The radiation can be cut off by installing an absorption or reflection layer on the back in the area of the reference pixels 108 or outside the area 106 of the image pixels of the IR chip 100.

Pour éviter que les pixels image 112 soient partiellement coupés dans la zone du bord, en périphérie la fenêtre d'image 116 est de manière idéale écartée au moins de la distance x par rapport à la zone de pixels d'images 106 : sin Dans cette formule (d) est l'épaisseur de la puce IR 100 ; nsilicium représente l'indice de réfraction du Silicium, n représente l'indice de réfraction de l'air, et aair représente l'angle d'incidence maximum définit par l'optique en amont de la puce IR 100. Les pixels de diode de référence 108 ont normalement une dis- tance minimale de la matrice de pixels images 106 qui en hauteur est d'au moins 2x. Comme couche absorbante, on peut utiliser une couche de silice SI02 et pour la couche de réflexion, on utilise des couches métalliques. To prevent the image pixels 112 from being partially cut in the edge area, at the periphery the image window 116 is ideally spaced at least from the distance x with respect to the pixel area 106: sin In this formula (d) is the thickness of the IR chip 100; nsilicon represents the refractive index of the silicon, n represents the refractive index of the air, and aair represents the maximum angle of incidence defined by the optics upstream of the chip IR 100. The diode pixels of reference 108 normally have a minimum distance from the matrix of image pixels 106 which in height is at least 2x. As an absorbent layer, a layer of silica SiO 2 can be used and for the reflection layer metal layers are used.

L'installation d'écran 110 décrite ci-dessus peut subtili- ser dans toutes les applications dans lesquelles on veut détecter le rayonnement thermique avec une résolution dans l'espace et dans lesquelles le coût des puces joue est plus important que la mesure extrêmement précise de la température. A titre d'exemple, on a les systèmes d'information de véhicules automobiles et la thermographie utilisée par exemple pour l'isolation des constructions ou la surveillance de procédés. Dans les applications domestiques l'invention permet de réaliser simplement des caméras de thermographie pour des applications domestiques (isolation, déperdition de chaleur).30 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 100 Capteur d'image 102 Rayonnement infrarouge 104 Substrat 106 Matrice de pixels 108 Pixel de référence 108 Diode pn 110 Ecran 110 Installation d'écran 110 Dispositif d'écran 112 Pixel de capteurs 112 Diode pn/pixel de référence 114 Côté arrière/dos du substrat 116 Ouverture 200 Ordinogramme du procédé de gestion d'un capteur d'image 202-212 Etapes du procédé 200 300 Procédé de réalisation d'un capteur d'image 302 Etape du procédé 300 400 Circuit ASIC 402 Points de liaison 404 Angle d'acceptance Clair 406 Angle d'acceptance n -Substrat 406 Angle d'acceptance25 The screen installation 110 described above can subtilis in all applications in which it is desired to detect thermal radiation with a resolution in space and in which the cost of the chips plays is greater than the extremely accurate measurement. of the temperature. For example, we have the information systems of motor vehicles and thermography used for example for building insulation or process monitoring. In domestic applications the invention makes it possible to simply produce thermography cameras for domestic applications (insulation, heat loss) .30 NOMENCLATURE OF THE MAIN ELEMENTS 100 Image sensor 102 Infrared radiation 104 Substrate 106 Matrix of pixels 108 Reference pixel 108 P11 diode 110 Screen 110 Screen installation 110 Screen device 112 Sensor pixel 112 Reference pn / pixel diode 114 Rear / back side of the substrate 116 Opening 200 Flowchart of an image sensor 202- 212 Process Steps 200 300 Process for Making an Image Sensor 302 Process Step 300 400 ASIC 402 Connection Points 404 Acceptance Angle Clear 406 Angle of Acceptance n -Substrate 406 Angle of Acceptance25

Claims

CLAIMS 1 °) Image sensor (100) receiving infrared radiation (102), characterized by - a pixel array (106) formed of sensor pixels (112) sensitive to infrared radiation and located in the region of the ar (114) a substrate (104) transparent to infrared radiation (102), - at least one reference pixel (108) in the area of the rear side (114) at a lateral distance (2x) of the matrix of pixels (106) and receiving a reference value to compensate for the values of the sensor pixels (112), and - a screen (110) opaque to infrared radiation (102), connected to the front side (118) of the substrate (104). ) opposite its rear side (114), and covering at least the reference pixel (108). 2) image sensor (100) according to claim 1, characterized in that the screen (110) has an opening (116) transparent to the infrared radiation (102) and located on the opposite side to the pixel matrix (106). ). 3) An image sensor (100) according to claim 2, characterized in that the screen (110) is of a reflective and / or infrared ray absorbing material (102). An image sensor (100) according to claim 1, characterized in that the limit edge of the screen (110) is at a lateral distance (x) from the edge of the pixel array (106). . An image sensor (100) according to claim 1, characterized in thatthe diopter of the screen 100 between the opaque zone and its transparent aperture (116) is at a peripheral lateral distance (x) from the the screen (110) relative to that of the reference pixels (108). An image sensor (100) according to claim 4, characterized in that the distance (2x) between the pixel array (106) and the reference pixel (108) is twice the distance of the stop (x). The image sensor (100) of claim 1, characterized in that the reference pixel (108) is thermally coupled to the substrate (104). An image sensor (100) according to claim 1, characterized in that it comprises a set of reference pixels (108) each of which is at least the lateral distance (2x) of the pixel array (106). ) and are covered by the screen (110). An image sensor (100) according to claim 1, characterized in that the substrate (104) is transparent in a first frequency range of the infrared radiation (102) and opaque for a second frequency range of the infrared radiation ( 102). 10) Method (300) for producing an image sensor (100) for receiving infrared radiation (102), characterized in the following steps: - applying (302) a screen (110) opaque to radiation infrared sensor (102) on the front side (118) of the substrate (104) of an image sensor (100), - the screen (110) protecting at least one reference pixel (108) against infrared radiation (102) A method (200) for managing an image sensor (100) according to one of claims 1 to 9, comprising: - measuring (204) a reference value (210) of the reference pixel , and - compensating (206) a certain image signal (208) of a sensor pixel using the reference value (210).